文档介绍：正激变换器磁性元件的设计
正激变换器磁性元件除了变压器外,还有一个电感器,即
扼流圈。一般的资料上都是从变压器开始算起的,但本人认为应
该从电感器开始算起比较好,这样比较明了,思维可以比较清楚。
因为正激变换器起源于 BUCK 变换器,而 BUCK 变换器,其功
率的心脏是储能电感,因此,正激变换器的功率心脏是扼流圈,
而不是变压器,变压器只有负责变电压,并没有其它的功能,功
率传输靠得是电感。当然一般书上从变压器算起,也未尝不可,
但这样算,思路不是很明确,也不容易让读者理解。下面我演示
一下我的算法,希望对读者能有所帮助。
电感器的设计
首先,以滤波电感为研究对象,进行研究。在一个周期中,
开关管开通的时候,滤波电感两端被加上一个电压,其电流不是
突变的,而是线性的上升的,有公式 I=V*TON/L,这几项分别
表示电感电流的增量,输入电压,开通时间,电感量。而这个电
压是变压器副边放出的。在开关管关断的时候,电感器以一个恒
定的电压放电,其电流即会线性的下降,同样遵守这个公式,即
I=Vo*TOFF/L,一个周期中,放电电流等于充电电流,所以上两
式相等,再用 1-D 代替 TOFF,D 代替 TON,于是从上两式中得
到 Vo=V*D 。画出电感两端的电压电流波形如下图。
电感两端电压电流波形
上有电流波形,下为电压波形。所以,我设计的第一步就是
确定这个原边电流的波形。
第一步,确定电感充电电压值。首先,确定开关管开通的时
候,加在电感器两端的电压 V,这个电压由设计者自己设定,
选定这个电压后,最大占空比 D 即确定了。
第二步,设定电感电流的脉动值 IR,不妨自己把电感电流的
曲线图画出来,大概和上面的相似。然后再选定一个脉动电
流的值,即上升了的电流或是下降的电流的值。因为输出功
率和输出电压是已知的,那么平均电流值 IO 就是知道的。
第三步,根据上面的条件,确定这个电流的波形。要确定这
个波形,要知道其峰值 IP 吧,上面的条件已经足够求出这个
峰值了,有方程式 IR/2+(IP-IR)=IO,解出 IP=IO+IR/2
第四步,设定电感量。根据原边电流的波形,算出电感量小
CASE,L=V*TON/IR。这个公式理解吧,就和上面那个一样
的,不要说不理解啊。
第五步,确定此电流的效值 IRMS,这一步用来确定线径。
注意,确定线径用的是有效值,而不是平均值。这个电流波
形的有效值公式是:IRMS=IP*根号下的〈(KRP 的平方
/3-KRP+1)*D〉+IP*根号下的〈(KRP 的平方/3-KRP+1)
(1-D)〉。这个公式推导需要积分比较繁难,我就不讲了,
大家记着用就可以了。算出了电流值后,就可以确定线径了,
要使有效值电流密度到四安每平方毫米到十安每平方毫米
之间,这一点很重要,大家要切记啊。
以上几步,就完成了电感器的设计,并且以上几步,确定了
一些重要的参数,这些参数将是下一步变压器设计的基础。
高频变压器的设计
总说:正激变压器和反激变压器是大的区别就是正激变压器
是不要开气隙的,要求其电感量尽量大。正激变压器原边也
有电流,但这个电流不是其自己通过输入电压储存来的,而
是从